光控開關(guān)原理圖（一）
原理圖的設(shè)計(jì)
通過改變µA741的正向與反向輸入電壓的不同使µA741的輸出端輸出穩(wěn)定的高電平或低電平從而使8050晶體三極管導(dǎo)通或截止來控制繼電器的錫合與斷開。
如圖3.1與圖3.2中由電阻R1和滑動變阻器R2共同分得VCC的5V電壓，電阻R4和滑動變阻器R3共同分得VCC的5V電壓。µA741的正向輸入電壓取自滑動變阻器R3，反向輸入電壓取自電阻R1。通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R3能改變此光控開關(guān)的靈敏度。從µA741的輸出端接一個(gè)保護(hù)電阻R5再接入到8050晶體三極管的基極。8050晶體三極管的發(fā)射極接地，集電極通過整流二極管1N4007與電源VCC相連構(gòu)成通路。5V固態(tài)繼電器的一端與8050晶體三極管的集電極和VCC相連，另一端與LED燈相連。
圖3.1無光照是LED燈變亮
當(dāng)無光照時(shí)，由于光敏二極管反向接在電路中，因?yàn)楣饷舳O管具有單向?qū)щ娦裕瑹o光照時(shí)光敏二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，用滑動變阻器代替光敏二極管時(shí)，即通過調(diào)節(jié)滑動變阻器使電阻變大，使滑動變阻器分得的VCC的電壓變多，從而使得R1上分得的電壓變少，既而使得µA741反向輸入端的電壓變小。當(dāng)反向輸入端的電壓變的小于正向輸入端的電壓時(shí)，如圖1中µA741正向輸入端電壓為4.284V，反向輸入端電壓為3.125V時(shí)，µA741電壓比較器的輸出為高電平4.118V。（只要µA741的反向輸入端電壓小于正向輸入端的電壓，電壓比較器的輸出恒為高電平4.118V。）由于µA741的輸出為高電平4.118V足以是8050晶體三極管導(dǎo)通。從而使5V固態(tài)繼電器錫合相當(dāng)于開關(guān)閉合而使LED燈導(dǎo)通發(fā)光。
圖3.2有光照時(shí)LED燈變滅
當(dāng)有光照時(shí)，光敏二極管由于受到光照產(chǎn)生光電流，用滑動變阻器反映出來即是滑動變阻器R2的阻值變小。即可通過滑動滑動變阻器的滑片使其阻值變小，便能模擬出光敏二極管受光照時(shí)的變化。當(dāng)滑動變阻器R2電阻變小時(shí)，R2上分得的電壓變小，即固體電阻R1上分得的電壓變大，即µA741的反向輸入端的電壓變大。當(dāng)µA741反向輸入端的電壓比正向輸入端的電壓大，即上圖2中µA741的正向輸入電壓4.286V，反向輸入電壓4.717V時(shí)，µA741的輸出變?yōu)榈碗娖?81.772mV。（只要µA741的反向輸入電壓大于正向輸入電壓，其輸出恒為低電平881.772mV）由于從µA741輸出的低電平不足以使8050晶體三極管導(dǎo)通。因此不能使得5V固態(tài)繼電器錫合，相當(dāng)于開關(guān)斷開而不能使LED燈導(dǎo)通，所以LED燈變滅。
原理圖
圖3.3PCB板的原理圖
光控開關(guān)原理圖（二）
光控開關(guān)電路如下圖，主要特點(diǎn)是白天有光照，燈泡不亮，夜晚黯淡無光，電路自動通電，燈泡亮起。
白天在較強(qiáng)光照下，光導(dǎo)管227A（一種光敏電阻）兩端阻值很小，約20~50kΩ，晶體管VT2獲得基極電流而導(dǎo)通，VT1從R2上得到正偏電壓也導(dǎo)通，繼電器線圈KA得電，繼電器的常閉觸電②、③斷開，兩只晶閘管V1和V2沒有觸發(fā)信號而不導(dǎo)通，因而燈泡EL不亮。
夜幕降臨時(shí)，隨著光照強(qiáng)度下降，光導(dǎo)管227A的阻值不斷增加，最終可達(dá)1MΩ左右，VT1因基極電流太小而截止，VT1也相應(yīng)截止，繼電器KA失電釋放，常閉觸電②、③閉合，晶閘管V1、V2因其兩控制相連而處于雙向?qū)顟B(tài)，電源被接通，照明燈亮。
圖中，電容器C3用于防止夜間瞬時(shí)強(qiáng)光干擾引起照明燈熄滅。而當(dāng)光亮強(qiáng)度在臨界點(diǎn)附件緩慢變化時(shí)，易引起繼電器顫動而使燈光閃動，C2可以過濾掉脈沖電流，避免照明燈閃亮。
光控開關(guān)原理圖（三）
5V電源，5V繼電器，三極管，光敏電阻，滑變做個(gè)光控開關(guān)控制繼電器工作電路。
光控開關(guān)原理圖（四）
上圖是一個(gè)簡單的亮通開關(guān)。RP為光控閾值調(diào)節(jié)電位器，通過它可調(diào)節(jié)光控靈敏度（下面幾個(gè)電路均相同）。白天光線較強(qiáng)，光敏電阻器RG呈低阻值，三極管VT導(dǎo)通，繼電器K吸合，其常開觸點(diǎn)閉合，接通被控電器工作。夜間，光線較暗，RG呈高電阻，VT截止，K釋放，被控電器停止作。
上圖為典型的暗通開關(guān)，它利用VT2反相原理將原來的亮通改為暗通。白天RG呈低電阻，VT1導(dǎo)通，其集電極輸出低電平，故VT2截止，K不動作。當(dāng)夜間光線較暗時(shí)，RG呈高電阻，VT1截止，其集電極輸出高電平，VT2導(dǎo)通，K吸合動作，從而實(shí)現(xiàn)暗通的操作。
上述兩電路，如果將光敏電阻器RG與電位器RP位置互換，則亮通就變?yōu)榘低ǎ低▌t變?yōu)榱镣āＩ蠄D是一個(gè)實(shí)用的光控延遲開關(guān)，工作條件是：需要為RG外面制作一個(gè)遮光筒，這樣平時(shí)無論外面光線強(qiáng)弱如何，只要無直射光線射入遮光筒，RG均無強(qiáng)光照射而呈高電阻。圖3—圖5電路均有此要求。電路工作過程是：平時(shí)RG為高電阻，VT1截止，VT2也同樣截止，K不動作。當(dāng)用手電筒或激光筆對準(zhǔn)遮光筒里的RG照射一下，RG立刻呈低電阻，VT1導(dǎo)通，因VT1導(dǎo)通時(shí)其等效電阻很小，C1很快充滿電荷，VT2也導(dǎo)通，K吸合，被控電器工作。停止光照后，VT1雖恢復(fù)截止，但Cl所儲存的電荷可通過R向VT2發(fā)射結(jié)放電，仍能維持VT2保持導(dǎo)通態(tài)。Cl電荷隨放電逐漸減少，當(dāng)不足以維持VT2導(dǎo)通時(shí)，VT2即截止，K釋放，被控電器停止工作。電路延遲時(shí)間主要由R與C】放電時(shí)間常數(shù)決定，但VT2的B值對延遲時(shí)間影響很大，若B值較小，就限制了R的取值，故要求p值在200以上，VT2最好能采用達(dá)林頓復(fù)合管。
上圖為雙敏感器光控開關(guān)，RG1為“關(guān)”敏感器，RG2為“開”敏感器。電路工作過程為：用電簡或激光筆照一下RG2，VT2立刻導(dǎo)通，K吸合，其常開觸點(diǎn)之一K-l閉合對電路自鎖，另一個(gè)常開觸點(diǎn)可使被控電器通電工作。需要關(guān)機(jī)時(shí)，只要再照射一下RG1，使VT1迅速導(dǎo)通，VT1的導(dǎo)通就將VT2的基極電位下拉迫使VT2截止，K釋放，被控電器停止工作。VD2的作用是抬高VT2在導(dǎo)通時(shí)的基極電位，有利于照射RG1的關(guān)機(jī)操作。VD2如改用發(fā)光二極管，還能起到開關(guān)機(jī)狀態(tài)指示。
上圖是單敏感器光控開關(guān)，用激光筆或電筒照射時(shí)能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)按一下“開機(jī)”，長按一下“關(guān)機(jī)”的操作。工作過程是：對RG短暫照射一下，VT1導(dǎo)通，電流一路經(jīng)VT1、VD1、R2注入VT3基極，使VT3迅速導(dǎo)通，K動作吸合，其一個(gè)常開觸點(diǎn)K-l閉合對電路自鎖，另一個(gè)常開觸點(diǎn)可使被控電器通電，實(shí)現(xiàn)“開機(jī)”操作。電流另一路經(jīng)VT1、Rl向Cl充電，使Cl兩端電位上升，但由于RG受光照射時(shí)間很短，Cl兩端電位不可能上升到VT2的開門電平，故對電路無影響。需要關(guān)機(jī)時(shí)，只要照射RG的時(shí)間稍長些，使C1兩端電位升至0.65V左右，VT2即導(dǎo)通，使VT.3的基極電位下拉，迫使VT3截止，K釋放，所有常開觸點(diǎn)跳開，從而實(shí)現(xiàn)“關(guān)機(jī)”操作。VD3的作用與圖4中的VD2相同，也可用發(fā)光二極管代替。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種PWM技術(shù)，其中包括：相電壓控制PWM、脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法、線電壓控制PWM等，而在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬PWM法，它是把每一脈沖寬度均相等的脈沖列作為PWM波形，通過改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當(dāng)控制方法即可使電壓與頻率協(xié)調(diào)變化。可以通過調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。
模擬信號的值可以連續(xù)變化，其時(shí)間和幅度的分辨率都沒有限制。9V電池就是一種模擬器件，因?yàn)樗妮敵鲭妷翰⒉痪_地等于9V，而是隨時(shí)間發(fā)生變化，并可取任何實(shí)數(shù)值。與此類似，從電池吸收的電流也不限定在一組可能的取值范圍之內(nèi)。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別在于后者的取值通常只能屬于預(yù)先確定的可能取值集合之內(nèi)，例如在{0V，5V}這一集合中取值。
模擬電壓和電流可直接用來進(jìn)行控制，如對汽車收音機(jī)的音量進(jìn)行控制。在簡單的模擬收音機(jī)中，音量旋鈕被連接到一個(gè)可變電阻。擰動旋鈕時(shí)，電阻值變大或變小；流經(jīng)這個(gè)電阻的電流也隨之增加或減少，從而改變了驅(qū)動揚(yáng)聲器的電流值，使音量相應(yīng)變大或變小。與收音機(jī)一樣，模擬電路的輸出與輸入成線性比例。
盡管模擬控制看起來可能直觀而簡單，但它并不總是非常經(jīng)濟(jì)或可行的。其中一點(diǎn)就是，模擬電路容易隨時(shí)間漂移，因而難以調(diào)節(jié)。能夠解決這個(gè)問題的精密模擬電路可能非常龐大、笨重（如老式的家庭立體聲設(shè)備）和昂貴。模擬電路還有可能嚴(yán)重發(fā)熱，其功耗相對于工作元件兩端電壓與電流的乘積成正比。模擬電路還可能對噪聲很敏感，任何擾動或噪聲都肯定會改變電流值的大小。
通過以數(shù)字方式控制模擬電路，可以大幅度降低系統(tǒng)的成本和功耗。此外，許多微控制器和DSP已經(jīng)在芯片上包含了PWM控制器，這使數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)變得更加容易了。
基本原理
脈寬調(diào)制（PWM）基本原理：控制方式就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或所需要的波形。也就是在輸出波形的半個(gè)周期中產(chǎn)生多個(gè)脈沖，使各脈沖的等值電壓為正弦波形，所獲得的輸出平滑且低次諧波少。按一定的規(guī)則對各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變逆變電路輸出電壓的大小，也可改變輸出頻率。
例如，把正弦半波波形分成N等份，就可把正弦半波看成由N個(gè)彼此相連的脈沖所組成的波形。這些脈沖寬度相等，都等于 π/n ，但幅值不等，且脈沖頂部不是水平直線，而是曲線，各脈沖的幅值按正弦規(guī)律變化。如果把上述脈沖序列用同樣數(shù)量的等幅而不等寬的矩形脈沖序列代替，使矩形脈沖的中點(diǎn)和相應(yīng)正弦等分的中點(diǎn)重合，且使矩形脈沖和相應(yīng)正弦部分面積（即沖量）相等，就得到一組脈沖序列，這就是PWM波形。可以看出，各脈沖寬度是按正弦規(guī)律變化的。根據(jù)沖量相等效果相同的原理，PWM波形和正弦半波是等效的。對于正弦的負(fù)半周，也可以用同樣的方法得到PWM波形。
在PWM波形中，各脈沖的幅值是相等的，要改變等效輸出正弦波的幅值時(shí)，只要按同一比例系數(shù)改變各脈沖的寬度即可，因此在交－直－交變頻器中，PWM逆變電路輸出的脈沖電壓就是直流側(cè)電壓的幅值。
根據(jù)上述原理，在給出了正弦波頻率，幅值和半個(gè)周期內(nèi)的脈沖數(shù)后，PWM波形各脈沖的寬度和間隔就可以準(zhǔn)確計(jì)算出來。按照計(jì)算結(jié)果控制電路中各開關(guān)器件的通斷，就可以得到所需要的PWM波形。
下圖為變頻器輸出的PWM波的實(shí)時(shí)波形。
特點(diǎn)：
簡單靈活 動態(tài)響應(yīng)好
應(yīng)用：
電動機(jī)控制（比如機(jī)器人內(nèi)的電機(jī)控制，STM32中一個(gè)芯片可以控制很多電機(jī)）、功率控制、
轉(zhuǎn)換原理：
將模擬的信號（連續(xù)的曲線）分割，計(jì)算每塊地面積，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的面積（不同的面積有不同的寬度，這也就是寬度調(diào)制這個(gè)名字的由來）
PWM輸出源和輸出數(shù)量
STM32除了TIM6，7（基本定時(shí)器），TIM1，8可以產(chǎn)生7路，共14路；通用定時(shí)器TIM2，3，4，5每個(gè)4路，共16路，所以STM32可以產(chǎn)生30路PWM輸出。
控制原理
占空比：高電平持續(xù)時(shí)間占總時(shí)間的比例。
STM32 的PWM是TIMx_ARR寄存器確定頻率（周期）、由TIMx_CCRx寄存器確定占空比的信號
PWM模式：
脈沖寬度調(diào)制模式可以產(chǎn)生一個(gè)由 TIM1_ARR 寄存器確定頻率、由TIM1_CCRx寄存器確定占空比的信號。在 TIM1_CCMRx寄存器中的OCxM位寫入“110”（PWM 模式 1）或“111”（PWM 模式 2），【模式1，2選擇輸出的高低電平】能夠獨(dú)立地設(shè)置每個(gè)通道工作在 PWM模式，每個(gè) OCx 輸出一路 PWM。必須通過設(shè)置 TIM1_CCMRx 寄存器 OCxPE 位使能相應(yīng)的預(yù)裝載寄存器，最后還要設(shè)置 TIM1_CR1 寄存器的 ARPE 位使能自動重裝載的預(yù)裝載寄存器（在向上計(jì)數(shù)或中心對稱模式中）。
向上計(jì)數(shù)配置
當(dāng) TIM1_CR1 寄存器中的 DIR 位為低的時(shí)候執(zhí)行向上計(jì)數(shù)。
在 PWM 模式 1，當(dāng) TIM1_CNT【計(jì)數(shù)器值】《 TIM1_CCRx 時(shí) PWM 參考信號，OCxREF 為高，否則為低。如果 TIM1_CCRx中的比較值大于自動重裝載值（TIM1_ARR），則 OCxREF 保持為“1＂。如果比較值為 0，則 OCxREF 保持為“0＂。 圖 128 為 TIM1_ARR=8 時(shí)邊沿對齊的 PWM 波形實(shí)例
【不同的模式，1和0代表的電平高低不同，不是1是高，0是低】
第一行是采用模式1的，模式2與模式1原理相同不過1和0代表的高低電平相反
還有向下計(jì)數(shù)模式（與向上技術(shù)模式相反），中央對齊模式，
最后，重點(diǎn)是要通過兩個(gè)寄存器TIMx_ARR寄存器，TIMx_CCRx寄存器控制
